CN106750999A - 一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法，这种聚丙烯复合材料由以下重量百分比的原料组成：聚丙烯53～90，天然植物纤维1～15，膨胀石墨1～30，增韧剂POE 1～10，相容剂1～3，抗氧剂0.1～1，其他助剂0～2。本发明通过在基础配方中加入可再生的天然植物纤维以及具有疏松多孔结构的膨胀石墨，利用天然植物纤维经表面处理后形成的表面沟壑和孔隙，将膨胀石墨吸附于天然植物纤维表面，有利于在复合材料中形成更多的导热网链，从而显著提高聚丙烯材料的热导率，所得聚丙烯复合材料具有较高的导热性能和良好的力学性能，适用于家用电器、换热器以及汽车发动机周边零件等领域。

Description

一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法，是一种工艺简单、成本低、综合性能好的聚丙烯复合材料，主要应用于家用电器、换热器以及汽车发动机周边零件等领域，属于聚合物改性和加工技术领域。
背景技术
传统导热材料大多为金属材料，虽然导热效率高，但是其耐腐蚀性和成型加工性较差，限制了其在导热领域的应用。高分子材料具有耐化学腐蚀、抗疲劳性能优良、绝缘性好、易成型加工等特点，但高分子材料热导率普遍较低，因此，开发具有优异导热性能的新型高分子功能材料成为目前解决这一问题的关键。
聚丙烯因具有较好的加工性能和优异的力学、物理、化学性能，同时质轻价廉，广泛应用于汽车内外饰、家用电器及电子等行业，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。但是，聚丙烯的热导率只有0.16～0.24W/(m·K)，导热效率较低。目前用于填充聚丙烯的导热填料主要有金属粉末、金属氧化物和金属氮化物，以及炭基填料。在炭基填料中，拥有蠕虫状疏松多孔结构的膨胀石墨，具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点，常被用作导热增强剂。中国专利CN201210190402.3公开了一种PP/膨胀石墨导热复合材料及其制备方法，通过添加膨胀石墨来提高材料的导热系数。但膨胀石墨含量少时，不容易形成导热网链，导热性能提升幅度小，而膨胀石墨含量过多会影响材料的密度和力学等性能。
天然植物纤维因具有种类繁多、来源广泛、性能优异、环境友好等优势，在填充热塑性复合材料方面成为研究热点。作为天然植物纤维中的一种，秸秆纤维主要提取自农作物如玉米、小麦等的秸秆，来源广泛，并且具有较高的强度和抗拉形变，以及高的孔隙率等特点。秸秆纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等物质组成，经过低浓度碱液处理后，纤维中的部分半纤维素、木质素以及果胶等小分子物质被除去，使得纤维表面出现许多沟壑，各单纤间出现空隙，有利于对膨胀石墨的吸附，同时，也有利于复合材料制备过程中聚合物基体的渗入。
因此，利用经碱液处理后的秸秆纤维对膨胀石墨的吸附，减少膨胀石墨在聚合物基体中的团聚，能够在复合材料体系中形成更多的导热网链，增加复合材料的导热路径，从而更易于热量的快速传播，可广泛应用于家用电器、换热器以及汽车发动机周边零件等领域。同时，秸秆纤维的利用，也减轻了农作物秸秆因焚烧而带来的环境污染问题，具有环境友好性和较好的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决现有技术的上述问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现。
一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，按以下重量百分比的原料配制成：
本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，
所述的聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下，熔体流动速率为5～60g/10min。
所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯；所述均聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％；所述的嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。
所述的天然植物纤维为秸秆纤维，其主要通过玉米秸秆制备而来，秸秆纤维预先经过碱液浸泡处理，纤维长度为10～15mm。
所述的膨胀石墨具有蠕虫状疏松多孔的结构，目数为200目，平均粒径为74μm。
所述的增韧剂POE为乙烯-辛烯线形共聚物或乙烯-丁烯线形共聚物或者两者的组合，密度为0.88～0.90g/cm3，熔体流动速率为0.5～10g/10min。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89～0.91g/cm3，熔点为170～190℃，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为10～50g/10min，接枝率为0.5～1.0％，为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种混合；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
所述的其他添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
上述具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料的制备方法，其具体步骤如下：
(1)按上述重量配比称取原料；
(2)将上述称量好的秸秆纤维与膨胀石墨加入到含有一定量偶联剂的无水乙醇中，搅拌10～30min后自然晾干并烘干备用；
(3)将上述聚丙烯、增韧剂POE、相容剂、抗氧剂和其它助剂置于高速混合器中混合3～5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机，秸秆纤维和膨胀石墨从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒。其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区205～215℃；螺杆转速为100-1000r/min；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa，排气真空度达到5～20kPa。
为了提高膨胀石墨填充聚丙烯复合材料的导热性能，解决膨胀石墨在聚丙烯基体中分散不均易发生团聚的问题，本发明的技术方案是在聚丙烯材料的基础配方中加入天然植物纤维，利用天然植物纤维经过表面处理后形成的特殊沟壑结构及各单纤间出现空隙，将膨胀石墨吸附于纤维表面，在聚丙烯基体中形成更多的导热网链，利于热量快速传导，从而使得聚丙烯材料具有优异的导热性能。同时，天然植物纤维的利用也减少了植物焚烧带来的环境问题。此外，通过侧喂料的方式加入纤维吸附型膨胀石墨，能够减少天然植物纤维的受热历程，纤维能够保持较长的长度和较好的力学性能，使得复合材料体系能够保持较好的力学性能。
本发明的优点是：
1、本发明使用的膨胀石墨具有疏松多孔结构，能够吸附于经表面处理后天然植物纤维裸露的沟壑中，形成纤维吸附型膨胀石墨。
2、本发明将天然植物纤维吸附型膨胀石墨添加到聚丙烯材料中，有利于在复合材料中形成更多的导热网链，从而显著提高聚丙烯复合材料的导热性能。
3、本发明所使用的天然植物纤维为秸秆纤维，来源于玉米或小麦等植物秸秆，属于可再生植物资源，能够较少秸秆焚烧带来的环境污染，具有环境友好性和较好的经济效益。
4、本发明通过侧喂料的方式加入纤维吸附型膨胀石墨，能够最大限度的维持纤维在基体中的长度，使得复合材料具有较好的力学性能。
5、本发明提出的具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料的制备工艺简单、容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明的范围不受这些实施例的限制，本发明的范围在权利要求书中提出。
在实施例及对比例的复合材料配方中，所用的聚丙烯为共聚聚丙烯，熔体流动速率为15g/10min。
所用的天然植物纤维为经过碱液浸泡处理秸秆纤维，纤维长度为10～15mm。
所用的膨胀石墨，目数为200目，平均粒径为74μm，具有蠕虫状疏松多孔结构。
所用的相容剂为自制马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1.0％，为嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。
所用的增韧剂POE为DOW公司的乙烯-辛烯共聚物Engage8150，其密度为0.868g/cm3，熔融指数为0.5g/10min(测试条件：190℃×2.16kg)。
所用的主抗氧剂为BASF公司产的3114，商品牌号为Irganox 3114，化学名称为3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯，以及英国ICE公司产的DSTP，商品牌号为NegonoxDSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯。辅抗氧剂为BASF公司产的168，商品牌号为Irgafos168，化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
所用的其它助剂包括各种颜色添加剂、光稳定剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
实施例1
按重量百分比称取聚丙烯77.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维5％、膨胀石墨5％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例2
按重量百分比称取聚丙烯72.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维5％、膨胀石墨10％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例3
按重量百分比称取聚丙烯67.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维5％、膨胀石墨15％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例4
按重量百分比称取聚丙烯62.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维5％、膨胀石墨20％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例5
按重量百分比称取聚丙烯57.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维5％、膨胀石墨25％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例6
按重量百分比称取聚丙烯52.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维10％、膨胀石墨25％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例7
按重量百分比称取聚丙烯47.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取秸秆纤维15％、膨胀石墨25％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
对比例1
按重量百分比称取聚丙烯82.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取膨胀石墨5％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
对比例2
按重量百分比称取聚丙烯77.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取膨胀石墨10％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
对比例3
按重量百分比称取聚丙烯72.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取膨胀石墨15％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
对比例4
按重量百分比称取聚丙烯67.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取膨胀石墨20％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
对比例5
按重量百分比称取聚丙烯62.6％、增韧剂POE 8％、相容剂2％、抗氧剂3114 0.1％和抗氧剂168 0.2％、辅抗氧剂DSTP 0.1％以及其它助剂2％，在高速混合器中干混5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机；称取膨胀石墨25％加入到含有3％钛酸酯偶联剂的无水乙醇中，搅拌20分钟后自然晾干并烘干，从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒；其中，螺杆内温度为：一区190℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，双螺杆挤出机转速为500r/min，整个挤出过程的停留时间为2分钟，压力为16MPa，排气真空度为15kPa。粒子经干燥后在注射成型机上进行注射成型制样。
实施例及对比例主要成分质量百分含量见表1。
表1实施例1-7及对比例1-5材料配方表(重量％)
性能评价方式：
拉伸性能测试按ISO 527-2标准进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一，测试温度为23℃；材料的热导率利用激光导热仪，根据ASTME1461标准进行测试，测试试样为直径12.6mm，厚度1mm的圆片。
材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲模量和缺口冲击强度进行评判，材料的导热性能通过测试热导率进行评判。本发明实施例1～7和对比例1～5聚丙烯复合材料的性能检测结果分别见表2。
表2实施例1-7及对比例1-5材料性能表
从实施例1-5的对比、对比例1-5的对比以及实施例1-5与对比例1-5的对比可以看出，膨胀石墨可以有效的提高聚丙烯复合材料体系的热导率，并且在复合材料体系中引入经表面处理的秸秆纤维后，复合材料体系的热导率比未加秸秆纤维的体系高。从实施例5、实施例6和实施例7的对比可以看出，在膨胀石墨含量一定时，随着秸秆纤维含量的增加，复合材料的热导率逐步增大，复合体系的导热性能有较明显提升。综上所述，本发明通过添加适量秸秆纤维对膨胀石墨进行吸附，对聚丙烯体系进行填充，能够在复合体系中形成更多的导热网链，有效的提高复合材料的导热性能，同时材料具有较好的力学性能。

Claims (11)

1.一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：按以下重量百分比的原料配制成：
2.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯在230℃、2.16kg负荷条件下，熔体流动速率为5～60g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯；所述均聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％；所述的嵌段共聚聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4～10％。
4.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的天然植物纤维为秸秆纤维，其主要通过玉米秸秆制备而来，秸秆纤维预先经过碱液浸泡处理，纤维长度为10～15mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的膨胀石墨具有蠕虫状疏松多孔的结构，目数为200目，平均粒径为74μm。
6.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的增韧剂POE为乙烯-辛烯线形共聚物或乙烯-丁烯线形共聚物或者两者的组合，密度为0.88～0.90g/cm3，熔体流动速率为0.5～10g/10min。
7.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，密度为0.89～0.91g/cm3，熔点为170～190℃，在230℃×2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为10～50g/10min，接枝率为0.5～1.0％，为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得。
8.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。
9.根据权利要求8所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或几种混合；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
10.根据权利要求1所述的一种具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的其他添加剂为各种颜色添加剂、光稳定剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂。
11.根据权利要求1-10任意之一所述的具有高导热性、环境友好型聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：
(1)按上述重量配比称取原料；
(2)将上述称量好的秸秆纤维与膨胀石墨加入到含有一定量偶联剂的无水乙醇中，搅拌10～30min后自然晾干并烘干备用；
(3)将上述聚丙烯、增韧剂POE、相容剂、抗氧剂和其它助剂置于高速混合器中混合3～5分钟制得混合物，从螺杆尾部主喂料口加入双螺杆挤出机，秸秆纤维和膨胀石墨从螺杆中部侧向喂料口加入所述双螺杆挤出机，经熔融挤出后冷却造粒。其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区205～215℃；螺杆转速为100-1000r/min；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟，压力为12～18MPa，排气真空度达到5～20kPa。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107163605A (zh) * 2017-06-29 2017-09-15 安徽国风木塑科技有限公司 一种高导热木塑及其制备方法
CN108003456A (zh) * 2017-10-25 2018-05-08 邵炯 吹塑用低气味、耐水解、易喷涂、导热聚丙烯材料及其制备方法
CN108164820A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 四川鑫达企业集团有限公司 一种植物纤维/pp复合材料及其制备方法
CN109251417A (zh) * 2018-07-11 2019-01-22 埃柯赛环境科技（贵州）股份有限公司 一种滤饼热干燥用压滤机的导热隔膜滤板材料
CN109749239A (zh) * 2018-12-27 2019-05-14 温州市森马网络技术有限公司 一种麻纤维增强塑料及其制备方法
CN111168873A (zh) * 2019-12-30 2020-05-19 郎溪佳联新材料有限公司 一种聚丙烯/聚碳酸酯/聚氯乙烯合金塑料及其制备方法
CN112111100A (zh) * 2020-08-28 2020-12-22 安徽越洋达新能源科技有限公司 一种用于电源支架的复合塑料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘汉: "膨胀石墨/聚丙烯导热高分子复合材料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
王国全: "《"十三五"普通高等学校教育本科规划教材 高分子材料与工程专业系列教材 聚合物改性 第3版》", 31 May 2016, 中国轻工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107163605A (zh) * 2017-06-29 2017-09-15 安徽国风木塑科技有限公司 一种高导热木塑及其制备方法
CN108003456A (zh) * 2017-10-25 2018-05-08 邵炯 吹塑用低气味、耐水解、易喷涂、导热聚丙烯材料及其制备方法
CN108164820A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 四川鑫达企业集团有限公司 一种植物纤维/pp复合材料及其制备方法
CN109251417A (zh) * 2018-07-11 2019-01-22 埃柯赛环境科技（贵州）股份有限公司 一种滤饼热干燥用压滤机的导热隔膜滤板材料
CN109749239A (zh) * 2018-12-27 2019-05-14 温州市森马网络技术有限公司 一种麻纤维增强塑料及其制备方法
CN111168873A (zh) * 2019-12-30 2020-05-19 郎溪佳联新材料有限公司 一种聚丙烯/聚碳酸酯/聚氯乙烯合金塑料及其制备方法
CN112111100A (zh) * 2020-08-28 2020-12-22 安徽越洋达新能源科技有限公司 一种用于电源支架的复合塑料及其制备方法

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